O problema da interação dinâmica entre ponte rodoviária e veículo pesado tem sido, há pouco mais de uma década, tema de muitos estudos. O objetivo é considerar as ações dinâmicas de forma mais realista e definir novos critérios de projeto. Este trabalho contribui com um estudo teórico, por elementos finitos, sobre as respostas dinâmicas de pontes considerando a interação com as respostas do veículo. A interação entre ambos é tratada por meio do acoplamento das suas matrizes, e as respostas no tempo do sistema ponte/veículo acoplado são calculadas pelo método de Newmark. A estrutura é representada por elementos de placa de 9 nós e o veículo por modelo tridimensional com 7 e 11 graus de liberdade para veículos com 2 e 3 eixos, respectivamente. Os modelos são elaborados com dimensões e características de estruturas reais. A travessia do veículo é representada pela mudança de posição dos pneus de nó em nó do modelo da estrutura. Para cada posição do veículo são obtidas as matrizes de massa, amortecimento e rigidez do sistema acoplado, desde a entrada do 1° eixo até a saída do último. As respostas são calculadas para diversas condições de operação simuladas pela combinação de diferentes peso e velocidade do veículo com diferentes rugosidades da pista. Os resultados numéricos se mostraram coerentes com os resultados de análises dinâmicas realizadas experimentalmente, obtidos na literatura, e possibilitaram visualizar alguns dos problemas observados em pontes reais. / Since the past decade, the problem of interaction between vehicle and structure responses has been object of many studies. The objectives are to consider the dynamic loads in a more realistic way and to define new design criteria aiming safety and economy. In this thesis, a theoretical investigation on the dynamic response of highway bridge submitted to heavy vehicle, using the finite elements method, is presented. This analysis considers the interaction between vehicle response and structure response through the coupling matrices of both. The detailed models are idealized with magnitude and characteristics of real structures. The bridge is idealized with plate elements of 9 nodes, and the vehicle, with a three-dimensional model. The traffic is considered by changing tires\' position node by node on bridge model, hence the mass, stiffness and damping matrices are updated in agreement with the position of the vehicle. It allows the evaluation of the behavior of the structure from the first axle entrance to last axle exit. The applied forces to the structure are related, besides to the dynamic characteristics of the vehicle, to its speed and the surface irregularities. The time-dependent responses are calculated by Newmark\'s method. The numeric results have allowed the visualization some of the observed problems in real bridges.

O problema da interação dinâmica entre ponte rodoviária e veículo pesado tem sido, há pouco mais de uma década, tema de muitos estudos. O objetivo é considerar as ações dinâmicas de forma mais realista e definir novos critérios de projeto. Este trabalho contribui com um estudo teórico, por elementos finitos, sobre as respostas dinâmicas de pontes considerando a interação com as respostas do veículo. A interação entre ambos é tratada por meio do acoplamento das suas matrizes, e as respostas no tempo do sistema ponte/veículo acoplado são calculadas pelo método de Newmark. A estrutura é representada por elementos de placa de 9 nós e o veículo por modelo tridimensional com 7 e 11 graus de liberdade para veículos com 2 e 3 eixos, respectivamente. Os modelos são elaborados com dimensões e características de estruturas reais. A travessia do veículo é representada pela mudança de posição dos pneus de nó em nó do modelo da estrutura. Para cada posição do veículo são obtidas as matrizes de massa, amortecimento e rigidez do sistema acoplado, desde a entrada do 1° eixo até a saída do último. As respostas são calculadas para diversas condições de operação simuladas pela combinação de diferentes peso e velocidade do veículo com diferentes rugosidades da pista. Os resultados numéricos se mostraram coerentes com os resultados de análises dinâmicas realizadas experimentalmente, obtidos na literatura, e possibilitaram visualizar alguns dos problemas observados em pontes reais. / Since the past decade, the problem of interaction between vehicle and structure responses has been object of many studies. The objectives are to consider the dynamic loads in a more realistic way and to define new design criteria aiming safety and economy. In this thesis, a theoretical investigation on the dynamic response of highway bridge submitted to heavy vehicle, using the finite elements method, is presented. This analysis considers the interaction between vehicle response and structure response through the coupling matrices of both. The detailed models are idealized with magnitude and characteristics of real structures. The bridge is idealized with plate elements of 9 nodes, and the vehicle, with a three-dimensional model. The traffic is considered by changing tires\' position node by node on bridge model, hence the mass, stiffness and damping matrices are updated in agreement with the position of the vehicle. It allows the evaluation of the behavior of the structure from the first axle entrance to last axle exit. The applied forces to the structure are related, besides to the dynamic characteristics of the vehicle, to its speed and the surface irregularities. The time-dependent responses are calculated by Newmark\'s method. The numeric results have allowed the visualization some of the observed problems in real bridges.

O formalismo matemático da teoria das ondas de spin é analisado. A equivalência entre as transformações de Dyson-Malleev e Holstein-Pr imakoff é demonstrada. Os problemas envolvendo a interação cinemática são discutidos em detalhe. Uma nova divisão do Hamiltoniano de Heisenberg, desenvolvida no espaço de configuração, é usada para estudar a interação dinâmica entre as ondas de spin a baixa temperatura e para grandes valores do número quântico de spin S. Assumindo que a restrição cinemática pode ser neglicenciada, a expansão da energia livre é desenvolvida em potências da temperatura e os resultados estão em acordo com os de Dyson. A relevância da aproximação diagonal de Mattis é demonstrada. Usando o método da positividade por reflexão, limites superiores e inferiores para a contribuição da energia livre são encontrados. Dentro de certa aproximação, estes limites significam que a interação dinâmica pode ser neglicenciada caso o inverso da temperatura (=1/KT), eo número quântico de spin S, forem grandes o suficiente, porém com dependente de S nestas estimativas. Este fato, que não ocorre no limite clássico, é uma característica na região das ondas de spin. / The mathematical formalismo f the spin wave theory is analysed. The thermodynamical equivalence between the Dyson-Malleev and Holstein-Primakoff transformations is proved. The problems involving the kinematical interaction are also discussed in detail. A new splitting of the Heisenberg Hamiltonian, perfomed in configuration space, is used to study the spin wave dynamical interaction at low temperature and for large values of the spin quantum number S. Assuming the the kinematical restriction may be lifted, a low temperature espansion of the free energy is developed with results in agreement with Dysons. The relevance of the Mattis diagonal approximation for the dynamical interaction is demonstrated. Using the method of reflection positivity, upper and lower bounds to the contribuition of the dynamical interaction to the free energy are provided. In a certain approximation, these bounds mean that the dynamical interaction may be dropped IF the inverse temperature (=1/KT) and the spin quantum number S are large enough but depends on S in the estimates, a novel feature wich does not occur in the classical limit but is characteristic of the spin-wave limit.

O formalismo matemático da teoria das ondas de spin é analisado. A equivalência entre as transformações de Dyson-Malleev e Holstein-Pr imakoff é demonstrada. Os problemas envolvendo a interação cinemática são discutidos em detalhe. Uma nova divisão do Hamiltoniano de Heisenberg, desenvolvida no espaço de configuração, é usada para estudar a interação dinâmica entre as ondas de spin a baixa temperatura e para grandes valores do número quântico de spin S. Assumindo que a restrição cinemática pode ser neglicenciada, a expansão da energia livre é desenvolvida em potências da temperatura e os resultados estão em acordo com os de Dyson. A relevância da aproximação diagonal de Mattis é demonstrada. Usando o método da positividade por reflexão, limites superiores e inferiores para a contribuição da energia livre são encontrados. Dentro de certa aproximação, estes limites significam que a interação dinâmica pode ser neglicenciada caso o inverso da temperatura (=1/KT), eo número quântico de spin S, forem grandes o suficiente, porém com dependente de S nestas estimativas. Este fato, que não ocorre no limite clássico, é uma característica na região das ondas de spin. / The mathematical formalismo f the spin wave theory is analysed. The thermodynamical equivalence between the Dyson-Malleev and Holstein-Primakoff transformations is proved. The problems involving the kinematical interaction are also discussed in detail. A new splitting of the Heisenberg Hamiltonian, perfomed in configuration space, is used to study the spin wave dynamical interaction at low temperature and for large values of the spin quantum number S. Assuming the the kinematical restriction may be lifted, a low temperature espansion of the free energy is developed with results in agreement with Dysons. The relevance of the Mattis diagonal approximation for the dynamical interaction is demonstrated. Using the method of reflection positivity, upper and lower bounds to the contribuition of the dynamical interaction to the free energy are provided. In a certain approximation, these bounds mean that the dynamical interaction may be dropped IF the inverse temperature (=1/KT) and the spin quantum number S are large enough but depends on S in the estimates, a novel feature wich does not occur in the classical limit but is characteristic of the spin-wave limit.